Разработка теоретических основ и методологии комплексного нормирования мореходности с учетом прочности морских судов (15.03.2010)

Автор: Кутейников Михаил Анатольевич

На основе анализа результатов расчетов делается вывод о целесообразности дальнейшего использования линейной модели, учитывая малое влияние нелинейности.

В третьей главе производится формирование эксплуатационных показателей и ограничений мореходных качеств морских судов. Предлагается следующая классификация показателей мореходности, предназначенная для дальнейшего использования при формулировке соответствующих требований:

частные показатели;

краткосрочные показатели;

долговременные показатели.

Частные показатели мореходности определяются высотой волны 3% обеспеченности, превышение которой для судна, двигающегося с наибольшей достижимой скоростью, должно вызвать намеренное ее снижение, или изменение курса из-за превышения тех или иных характеристик мореходности. Это изменение режима движения производится прежде всего с целью обеспечения безопасности плавания.

На рис. 1 представлена обобщенная схема определения частных показателей (критериев) мореходности и построения диаграмм, необходимых для формирования в дальнейшем краткосрочных показателей.

Автором производится уточнение расчета характеристик мореходности: качки, относительных перемещений корпуса судна на волнении, его линейных ускорений и остойчивости, то есть характеристик, от которых зависят все критерии мореходности.

Исходные данные. Главные характеристики судна, условия плавания

Показатели эксплуатационной мореходности судна

Скорость

Посадка (дифферент)

Рис. 1. Схема расчета частных критериев мореходности и полярных диаграмм

Качка.

Для полной характеристики мореходности судна необходимо учитывать все виды колебаний, поскольку они могут нормироваться самостоятельно или проявиться во взаимодействии с основными, влияя как на амплитудные, так и на фазовые соотношения. Последнее наиболее существенно при расчетах относительных перемещений и ускорений. Анализ мореходности, таким образом, должен предусматривать, строго говоря, гидродинамический расчет шестикомпонентной взаимосвязанной качки судна в линейной и нелинейной постановке, как это предложено в главе 2. Расчеты качки были произведены для ряда судов. Из анализа результатов следует, что расчет дает не только логически закономерные результаты по величинам и характеру зависимости показателей мореходности от параметров режимных условий (скорости судна, высоты и среднего периода волнения),но и хорошую сходимость с экспериментальными данными.

Относительные перемещения и показатели заливаемости судна

Исходными для формирования системы оценок заливаемости судна являются данные о коле

баниях волны относительно его корпуса. Для случая движения судна вразрез двухмерному волнению относительные перемещения волны определяются соотношением

– расстояние от ЦТ судна до рассматриваемого сечения. В случае движения судна на волнении произвольным курсом, формула для относительных колебаний будет иметь более сложный вид, учитывающий также бортовую качку.

Оценка подверженности судна заливанию в показателях мореходности играет большую роль. Это связано, как с задачей об эксплуатационных ограничениях по погоде, так и с разработкой при участии автора методики расчетов рационального надводного борта при подготовке требований новой международной Конвенции по грузовой марке судов ISLL-2003, в особенности, применительно к судам нетрадиционных типов.

Прежде всего, необходимо иметь комплекс количественных показателей для краткосрочного прогноза поведения судна на волнении, то есть для каждого режима плавания, характеризуемого параметрами состояния судна (нагрузка, посадка, остойчивость и др.), движения судна (скорость, курс) и условий плавания (ветер, волнение, течение, глубина моря).

В настоящей работе предложена следующая система показателей заливаемости судна в штормовых

условиях.

от носового перпендикуляра:

При этом

, (10)

где Нб – геометрическая высота борта, м; d – осадка, м; (d – изменение осадки при движении на тихой воде, м; ZV – ордината ходовой волны у борта, м; hp – расчетная высота палубных конструкций, м.

, где hk – высота комингса, м; hH – высота нормативного статического напора воды из расчета водонепроницаемости люковых крышек, м.

Для определения наибольшей ординаты носовой ходовой волны используется формула, предложенная Тасаки,

, (11)

относительных вертикальных перемещений с учетом влияния обтекания корпуса:

- стандарт и средняя частота процесса относительных вертикальных перемещений корпуса в сечении x.

Выражение в скобках в формуле (12) является эмпирической поправкой, учитывающей явление дифракции.

Среднее число заливаний nS за время t0:

- средний период процесса относительных вертикальных перемещений корпуса.

показатели PS и nS идентичны, то есть среднее число заливаний за время, равное среднему периоду, равно вероятности заливания. При оценке мореходности используется обычно число заливаний в час (t0 = 3600 с) ;

- характеристика заливания:

как случайная величина, определяемая следующим образом:

- характеристики равно

где P(z) – плотность вероятности (закон распределения) ординат z(t).


загрузка...